FR2616912A1

FR2616912A1 - DETECTOR OF ROSEE POINT

Info

Publication number: FR2616912A1
Application number: FR8807794A
Authority: FR
Inventors: Rainer Herrmann; Dieter Funken
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 1987-06-16
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1988-12-23
Anticipated expiration: 2008-06-10
Also published as: SE469492B; JPH0512661B2; GB8814341D0; CH676153A5; FR2616912B1; SE8802159L; SE8802159D0; US4948263A; GB2205957B; DE3720189C1; GB2205957A; JPS649352A

Abstract

Le détecteur de point de rosée 10 pour un appareil de mesure du point de rosée destiné à la mesure du point de rosée de la vapeur d'eau dans des gaz, est constitué par une surface sensible exposée au gaz à mesurer ainsi que par deux structures d'électrodes 20, 30 disposées sur ladite surface sensible comportant des sections d'électrodes 22, 32 disposées parallèlement à égale distance les unes des autres, recouvertes par une couche isolante insensible à l'humidité. La distance entre les sections d'électrodes 22, 32 est de l'ordre de grandeur ou plus petite que le diamètre des plus grandes gouttelettes de condensation se formant lorsque la température du point de rosée est atteinte, et est grande par rapport à l'épaisseur de la couche isolante. Utilisation dans les appareils de mesure du point de rosée de la vapeur d'eau dans les gaz.The dew point detector 10 for a dew point meter for measuring the dew point of water vapor in gases consists of a sensitive surface exposed to the gas to be measured as well as two structures of electrodes 20, 30 disposed on said sensitive surface comprising electrode sections 22, 32 disposed parallel at equal distance from each other, covered by an insulating layer insensitive to humidity. The distance between the electrode sections 22, 32 is of the order of magnitude or smaller than the diameter of the largest condensation droplets forming when the dew point temperature is reached, and is large compared to the thickness of the insulating layer. For use in devices for measuring the dew point of water vapor in gases.

Description

La présente invention concerne un détecteur de point de rosée pour unThe present invention relates to a dew point detector for a

appareil de mesure du point de rosée destiné à la mesure du point de rosée de la vapeur d'eau dans des gaz, constitué par une surface sensible exposée au gaz à mesurer sur laquelle de la vapeur d'eau se condense par refroidissement jusqu'à la température du point de rosée, ainsi que par deux structures d'électrodes disposées sur ladite surface sensible comportant des sections d'électrodes disposées parallèlement et à égale distance les unes des autres, recouvertes par une couche isolante insensible à l'humidité, le fait d'atteindre la température de rosée étant déterminé par la mesure de l'impédance ou de la capacité dew point meter for measuring the dew point of water vapor in gases, consisting of a sensitive surface exposed to the gas to be measured on which water vapor condenses by cooling to the dew point temperature, as well as by two electrode structures disposed on said sensitive surface having electrode sections arranged parallel and equidistant from each other, covered by a moisture-insensitive insulating layer, makes it to reach the dew point temperature being determined by measuring the impedance or capacitance

entre les deux structures d'électrodes. between the two electrode structures.

Dans les détecteurs de point de rosée de ce type connus à ce jour, la distance entre les sections d'électrodes des deux structures d'électrodes est d'au moins 200 Mm. Cette distance est notablement plus grande que le diamètre des premières gouttelettes de condensation qui se forment lorsque la température du point de rosée est atteinte. La détermination de la température du point de rosée repose sur le fait que la capacité entre les deux structures d'électrodes se modifie lors de la formation d'une couche de condensation en raison de la plus grande valeur de la constante diélectrique de l'eau. On cherche à maintenir la constance de la capacité, et en conséquence la constance de l'épaisseur de la couche d'eau condensée en régulant la température du détecteur de point de rosée. Cette température ainsi régulée de cette manière est mesurée en tant que In the dew-point detectors of this type known to date, the distance between the electrode sections of the two electrode structures is at least 200 μm. This distance is notably greater than the diameter of the first droplets. condensation that forms when the dew point temperature is reached. The determination of the dew point temperature is based on the fact that the capacitance between the two electrode structures changes during the formation of a condensation layer because of the greater value of the dielectric constant of the water . It is sought to maintain the constancy of the capacity, and consequently the consistency of the thickness of the condensed water layer by regulating the temperature of the dew point detector. This temperature thus regulated in this way is measured as

température du point de rosée.dew point temperature.

Avec ces détecteurs de point de rosée bien connus, il n'est pas possible de détecter le début de la condensation qui se produit lorsqu'on atteint la température du point de rosée, car les premières gouttelettes de condensation qui se forment ne peuvent pas encore entraîner une variation de capacité franchement décelable. Par ailleurs des encrassements de la surface'de détection agissent de manière particulièrement sensible sur le résultat de la mesure, car ceux-ci peuvent modifier la constante diélectrique de la With these well-known dewpoint detectors, it is not possible to detect the onset of condensation that occurs when the dew point temperature is reached, because the first condensation droplets that form can not yet result in a frankly detectable variation in capacity. Furthermore, fouling of the detection surface acts particularly sensitively on the result of the measurement, because these can modify the dielectric constant of the

couche condensée.condensed layer.

Le but de la présente invention est la création d'un détecteur de point de rosée du type ci-dessus décrit, avec lequel on peut détecter immédiatement la condensation qui se produit dès que la température du point de rosée est atteinte et qui est peu sensible aux encrassements possibles The object of the present invention is the creation of a dew point detector of the type described above, with which condensation can be detected immediately as soon as the dew point temperature is reached and which is insensitive. possible fouling

de la surface de détection.of the detection surface.

Selon la présente invention, ce but est atteint par le fait que la distance entre les sections d'électrodes disposées parallèlement les unes aux autres dans lesdites structures d'électrodes est de l'ordre de grandeur ou plus petite que le diamètre des plus grandes gouttelettes de condensation se formant lorsque la température du point de rosée est atteinte et en ce que l'épaisseur de la couche isolante est petite par rapport à cette distance entre According to the present invention, this object is achieved by the fact that the distance between the electrode sections arranged parallel to each other in said electrode structures is of the order of magnitude or smaller than the diameter of the largest droplets. of condensation forming when the dew point temperature is reached and in that the thickness of the insulating layer is small relative to this distance between

sections d'électrodes.electrode sections.

Dans le détecteur de point de rosée conforme à la présente invention, on exploite le fait que les gouttelettes de condensation qui se forment lorsqu'on a atteint la température du point de rosée atteignent très rapidement une grosseur minimale. De ce fait, les gouttelettes de condensation qui en résultent, forment un pont entre les minces couches isolantes recouvrant les sections d'électrodes voisines. Comme la résistance ohmique de ces gouttelettes de condensation est faible, les capacités de ces couches isolantes qui sont indépendantes de l'humidité et qui sont élevées par rapport à la capacité entre les électrodes à cause de la faible épaisseur de ces couches isolantes, sont reliées par un pont conducteur. Ceci a pour conséquence que l'impédance ou la capacité mesurée entre les deux structures d'électrodes se modifie en faisant un saut brusque. Ainsi on , peut déterminer sans ambiguïté la première apparition de gouttelettes de condensation. Cette apparition est indépendante de la constante diélectrique de l'eau dans les gouttelettes de condensation. Le détecteur de point de rosée est ainsi notablement plus sensible pour la détection du point de rosée et bien plus insensible aux encrassements éventuels que les détecteurs de point de rosée dans lesquels on utilise pour la détection du point de rosée, la modification de la capacité due à la constante diélectrique In the dew point detector according to the present invention, it is exploited that the condensation droplets which are formed when the dew point temperature has been reached very quickly reach a minimum size. As a result, the resulting droplets of condensation form a bridge between the thin insulating layers covering the neighboring electrode sections. Since the ohmic resistance of these condensation droplets is low, the capacitances of these insulating layers, which are independent of humidity and which are high relative to the capacitance between the electrodes because of the small thickness of these insulating layers, are connected. by a conductive bridge. This has the consequence that the impedance or capacitance measured between the two electrode structures is changed by making a sudden jump. Thus one can unambiguously determine the first appearance of condensation droplets. This appearance is independent of the dielectric constant of the water in the condensation droplets. The dew point detector is thus significantly more sensitive for the detection of the dew point and much more insensitive to possible fouling than the dew point detectors used for the detection of dew point, the modification of the capacity due to dew point. at the dielectric constant

de la couche condensée.of the condensed layer.

D'une manière avantageuse, la distance entre les sections d'électrodes est plus petite que 50 pm, et de préférence d'environ 20 jum. Dans un mode de réalisation préféré, l'épaisseur de la couche isolante est plus petite Advantageously, the distance between the electrode sections is smaller than 50 μm, and preferably about 20 μm. In a preferred embodiment, the thickness of the insulating layer is smaller

que 1 iim.that 1 iim.

Les structures d'électrodes sont, dans une version avantageuse de l'invention, des structures en forme de peigne The electrode structures are, in an advantageous version of the invention, comb-shaped structures

comportant des dents qui s'interpénètrent. with teeth that interpenetrate.

D'autres caractéristiques et avantages relatifs à la présente invention, ressortent de l'exemple de réalisation Other features and advantages relating to the present invention are apparent from the embodiment example.

non limitatif qui est donné par la description ci-après en non-limiting, which is given by the following description in

référence aux dessins annexés qui représentent: - figure 1, une vue en plan d'un détecteur de point de rosée conforme à la présente invention; figure 2, une coupe à grande échelle d'une partie du détecteur de point de rosée de la figure i; - figure 3, une représentation schématique à plus grande échelle encore d'une partie du détecteur de point de rosée; et figure 4, le schéma électrique équivalent du reference to the accompanying drawings which represent: - Figure 1, a plan view of a dew point detector according to the present invention; Figure 2, a large scale section of a portion of the dew point detector of Figure i; - Figure 3, an even larger schematic representation of a portion of the dew point detector; and FIG. 4, the equivalent electrical diagram of the

détecteur de point de rosée de la figure 1. dew point detector of Figure 1.

Le détecteur de point de rosée 10 représentée en vue en plan sur la figure 1 et en coupe partielle sur la figure 2, comporte un support 12 constitué en un matériau isolant résistant à l'humidité. Comme le montre la figure 2, le support 12 est monté par l'intermédiaire d'un feuillard de séparation 14 en aluminium, sur un élément à effet Peltier 16 grâce auquel il peut âtre refroidi jusqu'à la température du point de rosée. La face libre du support 12, opposée à la face en contact avec le feuillard de séparation, forme la surface sensible 18 exposée à l'atmosphère gazeuse dont on veut mesurer le point de rosée de la vapeur d'eau, de sorte qu'il se forme sur cette surface une couche de rosée du fait de la condensation par suite de son refroidissement jusqu'à The dew point detector 10 shown in plan view in FIG. 1 and partly in section in FIG. 2, comprises a support 12 made of a moisture-resistant insulating material. As shown in FIG. 2, the support 12 is mounted via an aluminum separation strip 14 to a Peltier effect element 16 by which it can be cooled to the dew point temperature. The free face of the support 12, opposite to the face in contact with the separation strip, forms the sensitive surface 18 exposed to the gaseous atmosphere whose dew point of the water vapor is to be measured, so that it is formed on this surface a layer of dew due to condensation as a result of its cooling to

la température de rosée.the dew temperature.

Deux structures d'électrodes 20 et 30 sont formées sur la surface sensible 18, structures représentées de façon très simplifiée pour la clarté du dessin sur la figure 1. La structure d'électrodes 20 a la forme d'un peigne comportant un certain nombre de dents parallèles 22 qui sont reliées à l'une de leurs extrémités par une barrette 24 disposée perpendiculairement à elles. A l'extrémité de la barrette 24 se trouve une zone de contact 26 élargie qui sert au raccordement d'un conducteur de liaison par lequel la structure d'électrodes 20 est reliée au circuit électronique (non représenté) de l'appareil de mesure du point de rosée dans lequel le détecteur de point de rosée est utilisé. La structure d'électrodes 30 est constituée entièrement de la même manière, mais en disposition miroir complémentaire réciproque, de dents 32, d'une barrette 34 et d'une zone de Two electrode structures 20 and 30 are formed on the sensitive surface 18, structures shown in a very simplified way for clarity of the drawing in FIG. 1. The electrode structure 20 has the shape of a comb having a number of parallel teeth 22 which are connected at one of their ends by a bar 24 disposed perpendicularly to them. At the end of the strip 24 is an enlarged contact zone 26 which serves to connect a connecting conductor by which the electrode structure 20 is connected to the electronic circuit (not shown) of the measuring device of the dew point in which the dew point detector is used. The electrode structure 30 consists entirely in the same way, but in complementary mirror arrangement, of teeth 32, a bar 34 and a

contact 36.contact 36.

Les dents 22 et 32 des deux structure d'électrodes sont disposées dans une petite zone centrale du support 12 qui constitue en fait la véritable zone sensible pour l'exécution de la mesure. Les dents 22 et 32 sont disposées alternativement en s'interpénétrant les unes les autres, les dents 22 de la structure d'électrodes 20 étant disposées dans les intervalles laissés entre les dents 32 de la structure d'électrodes 30 et, inversement, les dents 32 de la structure d'électrodes 30 étant disposées dans les intervalles laissés entre les dents 22 de la structure d'électrodes 20. Ainsi deux dents parallèles disposées respectivement côte à côte forment des sections d'électrodes différentes. Les intervalles entre les dents de chaque structure d'électrodes sont assez larges pour que chacun de ces intervalles puisse admettre la mise en place d'une dent de l'autre structure d'électrodes tout en ménageant une distance suffisante par rapport aux dents voisines. Ceci est particulièrement visible sur la figure 2 qui représente à une échelle agrandie par rapport à la figure 1, une coupe à travers plusieurs dents 22, The teeth 22 and 32 of the two electrode structures are arranged in a small central zone of the support 12 which is in fact the true sensitive zone for the execution of the measurement. The teeth 22 and 32 are arranged alternately interpenetrating each other, the teeth 22 of the electrode structure 20 being disposed in the gaps left between the teeth 32 of the electrode structure 30 and, conversely, the teeth 32 of the electrode structure 30 being disposed in the gaps left between the teeth 22 of the electrode structure 20. Thus two parallel teeth arranged respectively side by side form different electrode sections. The intervals between the teeth of each electrode structure are wide enough that each of these intervals can admit the establishment of a tooth of the other electrode structure while providing a sufficient distance relative to the neighboring teeth. This is particularly visible in FIG. 2, which represents, on an enlarged scale with respect to FIG. 1, a section through several teeth 22,

32 voisines des structures d'électrodes 20 ou 30. 32 adjacent electrode structures 20 or 30.

Chaque dent 22 et 32 des deux structures d'électrodes 20 et 30, est revêtue d'une couche isolante 40 insensible à l'humidité, recouvrant totalement toutes les surfaces libres de la dent. Les dents 22 et 32 sont donc totalement séparées de l'atmosphère gazeuse dont on veut mesurer le point de rosée, d'une part par la matière isolante formant le support 12, et d'autre part, par la couche isolante 40. Dans la forme de réalisation représentée par la figure 2, il subsiste entre les couches isolantes qui recouvrent deux dents voisines, chaque fois une fente 42 qui Each tooth 22 and 32 of the two electrode structures 20 and 30 is coated with an insulating layer 40 insensitive to moisture, completely covering all the free surfaces of the tooth. The teeth 22 and 32 are thus totally separated from the gaseous atmosphere whose dew point is to be measured, on the one hand by the insulating material forming the support 12, and on the other hand by the insulating layer 40. embodiment shown in Figure 2, there remains between the insulating layers which cover two adjacent teeth, each time a slot 42 which

pénètre jusqu'à la surface du support 12. penetrates to the surface of the support 12.

Les structures d'électrodes 20 et 30 ainsi que la couche isolante 40 recouvrant les dents peuvent être réalisées sur le support 12 au moyen de l'un des procédés usuels bien connus utilisés dans les techniques de The electrode structures 20 and 30 as well as the insulating layer 40 covering the teeth can be made on the support 12 by means of one of the well-known conventional methods used in

réalisation des circuits intégrés et des circuits imprimés. production of integrated circuits and printed circuits.

Les structures d'électrodes 20 et 30 peuvent par exemple être réalisées par un procédé photolithographique à partir d'une couche métallique appropriée pouvant être, par exemple, du tantale ou du platine. La couche isolante 40 doit être constituée par une matrice chimiquement stable, The electrode structures 20 and 30 may for example be made by a photolithographic process from an appropriate metal layer which may be, for example, tantalum or platinum. The insulating layer 40 must consist of a chemically stable matrix,

électriquement isolante et totalement insensible à l'humidité. electrically insulating and totally insensitive to moisture.

A cet effet on peut penser à utiliser du verre, un vernis ou un oxyde métallique approprié. La matière de la couche isolante peut être rapportée sur les structures d'électrodes selon l'un des procédés bien connus. Si l'oxyde de métal utilisé pour réaliser les structures d'électrodes 20 et 30 possède les propriétés appropriées, la couche isolante 40 peut éventuellement aussi être formée par une oxydation For this purpose one can think of using glass, a varnish or an appropriate metal oxide. The material of the insulating layer may be attached to the electrode structures according to one of the well-known methods. If the metal oxide used to make the electrode structures 20 and 30 has the appropriate properties, the insulating layer 40 may optionally also be formed by oxidation

superficielle du métal conducteur.surface of the conductive metal.

Le mode de fonctionnement du détecteur de point de rosée représenté sur les figures 1 et 2 sera explicité à l'aide desfigures 3 et 4. La figure 3 représente de façon schématique sur une coupe similaire à celle de la figure 2 mais à une échelle encore plus grande, deux dents voisines 22 et 32 avec leurs couches isolantes 40. L'épaisseur D des couches isolantes 40 est représentée sur la figure 3 de manière exagérément agrandie; elle est en réalité faible par The operating mode of the dew point detector shown in FIGS. 1 and 2 will be explained using FIGS. 3 and 4. FIG. 3 schematically represents a section similar to that of FIG. 2 but on a larger scale. larger, two adjacent teeth 22 and 32 with their insulating layers 40. The thickness D of the insulating layers 40 is shown in Figure 3 in an exaggeratedly enlarged manner; she is actually weak by

rapport à la distance A séparant deux dents voisines 22' et 32. relative to the distance A separating two adjacent teeth 22 'and 32.

Il en résulte que la largeur B de la fente 42 n'est en réalité que faiblement plus petite que la distance A séparant les dents. Par ailleurs, on a représenté aussi sur la figure 3 les symboles électriques des éléments existants dans le circuit tel qu'il fonctionne. La figure 4 est un schéma électrique équivalent de l'impédance formée par ces éléments As a result, the width B of the slot 42 is actually only slightly smaller than the distance A between the teeth. In addition, FIG. 3 also shows the electrical symbols of the elements existing in the circuit as it operates. FIG. 4 is an equivalent electrical diagram of the impedance formed by these elements

électriques des deux structures d'électrodes 20 et 30. electrodes of the two electrode structures 20 and 30.

Les éléments électriques situés entre deux dents respectives voisines 22 et 32 des deux structures d'électrodes 20 et 30, sont déterminants en ce qui concerne le comportement électrique du détecteur de point de rosée. Ce circuit électrique se décompose en trois sections dont les impédances respectives sont raccordées en série à savoir: - la couche isolante 40 sur la dent 22, dont l'impédance électrique peut être représentée par une résistance R40 et un condensateur C40 en parallèle; - la fente 42 dont l'impédance électrique peut être représentée par une résistance R42 et un condensateur C42 en parallèle; - la couche isolante 40 sur la dent 32 dont l'impédance électrique peut à nouveau être représentée par The electrical elements located between two respective adjacent teeth 22 and 32 of the two electrode structures 20 and 30 are decisive with regard to the electrical behavior of the dew point detector. This electrical circuit is broken down into three sections whose respective impedances are connected in series, namely: the insulating layer 40 on the tooth 22, whose electrical impedance can be represented by a resistor R40 and a capacitor C40 in parallel; the slot 42 whose electrical impedance can be represented by a resistor R42 and a capacitor C42 in parallel; the insulating layer 40 on the tooth 32, the electrical impedance of which can again be represented by

une résistance R40 et un condensateur C40 en parallèle. a resistor R40 and a capacitor C40 in parallel.

De la mise en parallèle de toutes ces impédances partielles existant entre les dents des deux structures d'électrodes, résulte l'impédance totale des deux structures d'électrodes telle qu'elle est représentée par le schéma équivalent de la figure 4. La résistance Ri correspond à la mise en parallèle de toutes les résistances de fentes R42 et le condensateur Ci correspond à la mise en parallèle de tous les condensateurs de fentes C42. Pour simplifier, on a représenté la mise en parallèle des deux ensembles de résistances de couches R40 en série par une seule résistance R2 et la mise en parallèle des deux ensembles de condensateurs de couche C40 en série par un seul condensateur C2. La résistance R3 représente la résistance des circuits From the paralleling of all these partial impedances existing between the teeth of the two electrode structures, results the total impedance of the two electrode structures as represented by the equivalent diagram of FIG. corresponds to the paralleling of all the slot resistors R42 and the capacitor Ci corresponds to the paralleling of all the slot capacitors C42. For simplicity, there is shown the paralleling of the two sets of resistors R40 layers in series by a single resistor R2 and the paralleling of the two sets of layer capacitors C40 in series by a single capacitor C2. Resistor R3 represents circuit resistance

métalliques des structures conductrices 20 et 30. metallic conductive structures 20 and 30.

La détection du point de rosée repose sur la détermination de la modification de l'impédance totale survenant lorsqu'on atteint la température du point de rosée, modification qui est due au fait que la condensation commence The dew point detection is based on the determination of the change in the total impedance occurring when the dew point temperature is reached, which is due to the fact that condensation begins

alors à former des gouttelettes sur la surface sensible 18. then forming droplets on the sensitive surface 18.

La variation de l'impédance totale est donc déterminée par l'influence des gouttelettes de condensation sur les valeurs The variation of the total impedance is thus determined by the influence of the condensation droplets on the values

des éléments du circuit équivalent représenté sur la figure 4. elements of the equivalent circuit shown in Figure 4.

Comme la matière de la couche isolante 40 est insensible à l'humidité, les valeurs de la résistance R2 et Since the material of the insulating layer 40 is insensitive to moisture, the values of the resistance R2 and

du condensateur C2 ne sont pas modifiées par la condensation. capacitor C2 are not modified by condensation.

De la même façon, la résistance R3 des structures des électrodes est indépendante de la formation de la condensation. Les seuls composants dont la valeur est influencée par la condensation survenant au point de rosée, sont la résistance Ri et le condensateur Ci des fentes situées entre les dents. Pour ces éléments électriques, les points suivants sont à prendre en considération: - A l'état sec du détecteur de point de rosée, c'est-à-dire à des températures supérieures à la température correspondant au point de rosée, les valeurs de la résistance Ri et du condensateur Cx sont déterminées par le gaz se trouvant dans les fentes 42. La résistance Ri a de ce fait une valeur très élevée qui est du même ordre de grandeur que la résistance d'isolement Rz. La capacité Ci est faible par rapport à la capacité C2 de la couche isolante 40, l'épaisseur D de la couche isolante 40 étant très faible par rapport à la largeur B de la fente 42. Il faut remarquer que, sur la figure 3, la largeur D de la couche isolante 40 a été représentée exagérément grande pour des besoins de clarification. - Lors du refroidissement jusqu'à la température du point de rosée, des gouttelettes de rosée d'une grosseur minimale se forment très rapidement sur toute la surface sensible 18 et il en est naturellement de même dans chacune des fentes 42. Lors d'un refroidissement ultérieur jusqu'à des températures inférieures à celles du point de rosée, ces gouttelettes grossissent et elles finissent par se réunir pour former une couche de rosée ininterrompue. Pour obtenir une détection la plus précise possible de la température du point de rosée, il est essentiel de pouvoir détecter la condensation des premières gouttelettes de rosée. On obtient ce résultat par un dimensionnement spécial de la largeur B de la fente 42: cette largeur B correspond au diamètre minimal des premières gouttelettes de rosée qui se forment très rapidement par condensation, de sorte que les premières gouttelettes de rosée qui condensent lorsqu'on atteint la température du point de rosée, remplissent immédiatement la largeur totale de la fente 42. Comme la résistance des gouttelettes de rosée est plus faible de plusieurs ordres de grandeur que la résistance du gaz, le début de la condensation entraîne une diminution brutale de la résistance Ri jusqu'à une valeur plusieurs fois plus faible que la valeur initiale. Simultanément la valeur du condensateur Ci augmente aussi légèrement du fait que la constante diélectrique de l'eau est plus élevée, mais cependant cette augmentation de capacité n'est plus comparable en valeur In the same way, the resistance R3 of the structures of the electrodes is independent of the formation of the condensation. The only components whose value is influenced by condensation occurring at the dew point are the resistance Ri and the capacitor Ci of the slots located between the teeth. For these electrical elements, the following points should be taken into consideration: - In the dry state of the dew point detector, that is to say at temperatures above the temperature corresponding to the dew point, the values of the resistance R 1 and the capacitor C x are determined by the gas in the slots 42. The resistance Ri therefore has a very high value which is of the same order of magnitude as the insulation resistance R z. The capacitance Ci is small with respect to the capacitance C2 of the insulating layer 40, the thickness D of the insulating layer 40 being very small compared with the width B of the slot 42. It should be noted that in FIG. the width D of the insulating layer 40 has been shown to be excessively large for clarification purposes. - During cooling to the dew point temperature, dew droplets of a minimum size are formed very rapidly over the entire sensitive surface 18 and it is naturally the same in each of the slots 42. Subsequent cooling to temperatures below dew point, these droplets grow larger and eventually come together to form an uninterrupted layer of dew. To obtain the most accurate detection of the dew point temperature, it is essential to be able to detect the condensation of the first dew droplets. This result is obtained by a special dimensioning of the width B of the slot 42: this width B corresponds to the minimum diameter of the first droplets of dew that form very rapidly by condensation, so that the first droplets of dew that condense when At the dew point temperature, the entire width of the slot 42 is immediately filled. Since the resistance of the dew droplets is several orders of magnitude lower than the resistance of the gas, the onset of condensation leads to a sudden decrease in Ri resistance to a value several times smaller than the initial value. At the same time, the value of the capacitor Ci also increases slightly because the dielectric constant of the water is higher, but this increase in capacity is no longer comparable in value.

relative à la diminution simultanée de la résistance Ri. relating to the simultaneous decrease of the resistance Ri.

De ces phénomènes résultent les conséquences suivantes sur l'impédance mesurée du détecteur de point de rosée: - A l'état sec (au-delà de la température du point de rosée), l'impédance mesurée à une fréquence suffisamment élevée est déterminée par les deux capacités C1 et C2. Les deux résistances Ri et R2 de valeur élevée disposées en parallèle avec celles-ci sont négligeables à côté, et la From these phenomena result the following consequences on the measured impedance of the dew point detector: - In the dry state (beyond the dew point temperature), the impedance measured at a sufficiently high frequency is determined by the two capacities C1 and C2. The two resistors Ri and R2 of high value arranged in parallel with these are negligible beside, and the

faible résistance série R3 peut être négligée également. Low R3 series resistance can be neglected as well.

Comme par ailleurs la capacité C2 est grande par rapport à la capacité Ci, l'impédance mesurée est déterminée en premier Since, moreover, the capacitance C2 is large relative to the capacitance Ci, the measured impedance is determined first.

lieu par la capacité du condensateur Ci. place by capacitance of capacitor Ci.

- Lorsqu'on atteint la température du point de rosée, la résistance Ri prend subitement une valeur bien plus - When the temperature of the dew point is reached, the resistance Ri suddenly takes a value much more

faible qui se trouve alors en série avec le condensateur Cz. weak which is then in series with the capacitor Cz.

L'impédance mesurée est alors en premier lieu déterminée par la capacité du condensateur C2. Par rapport à la capacité du condensateur Ci mesurée en premier lieu lors de l'état sec, il en résulte lors de la formation des premières gouttelettes, un saut d'impédance important qui montre de façon certaine que la température descend encore plus bas, en dessous de la température du point de rosée, la résistance Ri continue naturellement à baisser encore plus, mais le condensateur C2 qui détermine en premier lieu l'impédance mesurée, ne change pas de valeur, de sorte que l'impédance mesurée ne se modifie The measured impedance is then firstly determined by the capacitance of the capacitor C2. Compared to the capacitance of the capacitor Ci measured firstly in the dry state, this results in the formation of the first droplets, an important impedance jump which shows in a certain way that the temperature goes down even lower, below the dew point temperature, the resistance Ri naturally continues to fall even further, but the capacitor C2 which firstly determines the measured impedance, does not change its value, so that the measured impedance does not change.

plus de façon sensible.more sensitively.

De façon très simplifiée, le mécanisme ainsi décrit peut étre présenté en disant qu'un "court-circuit" s'établit entre les deux condensateurs C0 par la formation des gouttelettes lors de la condensation au point de rosée. Le dimensionnement correct de la largeur B de toutes les fentes 42, qui doit correspondre au diamètre des gouttelettes se formant dès le début de la condensation est déterminant pour obtenir cet effet. Des recherches ont montré que l'effet décrit ne se produit que si la largeur B est plus faible que m environ; de préférence, elle doit se situer dans un ordre de grandeur de 20 Vm environ. Par ailleurs il est important que l'épaisseur de la couche isolante 40 reste faible par rapport à cette dimension de la largeur B des In a very simplified way, the mechanism thus described can be presented by saying that a "short-circuit" is established between the two capacitors C0 by the formation of the droplets during condensation at the dew point. The correct dimensioning of the width B of all the slots 42, which must correspond to the diameter of the droplets forming at the beginning of the condensation, is decisive in order to obtain this effect. Research has shown that the described effect only occurs if the width B is smaller than m approximately; preferably, it should be in an order of magnitude of about 20 Vm. Furthermore, it is important that the thickness of the insulating layer 40 remains small compared to this dimension of the width B of the

fentes 42 ainsi définie.slots 42 thus defined.

Dans une forme de réalisation pratiquement testée d'un détecteur de point de rosée du type ci-dessus décrit, les structures d'électrodes 20 et 30 sont réalisées en tantale rapporté sur un support 12 en oxyde d'aluminium. Chaque structure d'électrodes est constitué par un peigne de dents ayant chacune une largeur de 21 jim et une longueur de 2 mm. La distance entre les dents interpénétrantes des deux structures d'électrodes est de 19 upm. La zone sensible formée par les deux structures interpénétrantes en forme de peignes n'occupe donc qu'une surface de 2 x 4 mm2. La couche isolante 40 est constituée par de l'oxyde de tantale rendu parfaitement étanche et donc insensible à l'humidité, formant une épaisseur de 160 nm obtenue par une oxydation superficielle du tantale utilisé pour les structures d'électrodes. Par un choix approprié de la fréquence de mesure, le rapport optimal entre les impédances mesurées dans les différents états peut être obtenu, de sorte que le saut de variation de l'impédance est particulièrement significatif lorsqu'on atteint la température du point de rosée. Une fréquence de mesure d'environ 100 kHz s'est avérée être appropriée. Il est naturellement possible de faire uniquement In a practically tested embodiment of a dew-point detector of the type described above, the electrode structures 20 and 30 are made of tantalum added to a support 12 made of aluminum oxide. Each electrode structure consists of a comb of teeth each having a width of 21 μm and a length of 2 mm. The distance between the interpenetrating teeth of the two electrode structures is 19 upm. The sensitive zone formed by the two interpenetrating comb-shaped structures therefore occupies only a surface area of 2 × 4 mm 2. The insulating layer 40 consists of tantalum oxide made perfectly waterproof and therefore insensitive to moisture, forming a thickness of 160 nm obtained by a surface oxidation of tantalum used for the electrode structures. By an appropriate choice of the measurement frequency, the optimum ratio between the impedances measured in the different states can be obtained, so that the impedance variation jump is particularly significant when the dew point temperature is reached. A measurement frequency of about 100 kHz has been found to be appropriate. It is naturally possible to do only

une mesure de capacité à la place de la mesure d'impédance. a measure of capacity instead of impedance measurement.

Dans ce cas, on mesure à l'état sec essentiellement la capacité du condensateur Ci et, lorsqu'on atteint la température du point de rosée, la valeur mesurée de la capacité passe brusquement à la valeur de la capacité du condensateur Ca. Mais il faut observer que ce saut de valeur de la capacité ne repose pas sur un modification physique d'un condensateur, mais sur le shuntage par une espèce de mise en court- circuit du fait de la modification brutale de In this case, the capacity of the capacitor Ci is essentially measured in the dry state and, when the dew point temperature is reached, the measured value of the capacitance abruptly changes to the capacitance value of the capacitor Ca. It should be noted that this jump of value of the capacitance does not rest on a physical modification of a capacitor, but on the shunt by a kind of short-circuiting because of the abrupt modification of

la résistance physique Ri.the physical resistance Ri.

A la place des structures en forme de peignes, on peut aussi utiliser d'autres structures d'électrodes possédant des sections d'électrodes disposées parallèlement les unes aux autres à la distance indiquée, telles que par Instead of the comb-shaped structures, it is also possible to use other electrode structures having electrode sections arranged parallel to each other at the indicated distance, such as by

exemple des structures en forme de méandres ou de grilles. example structures meandering or grids.

Les sections d'électrodes peuvent être également curvilignes, comme par exemple en forme de spirales ou d'arcs de cercles concentriques. The electrode sections may also be curvilinear, such as for example in the form of concentric spirals or arcs of circles.

Claims

1. Dew point detector (10) for a dew point meter for measuring the dew point of water vapor in gases, consisting of a sensitive surface (18) exposed to the gas to be measured on which water vapor condenses by cooling to the dew point temperature, as well as by two electrode structures (20, 30) disposed on said sensitive surface (18) having electrode sections ( 22, 32) arranged parallel equidistant from each other, covered by an insulative layer (40) insensitive to moisture, the fact of reaching the temperature of the dew point being determined by the measurement of the impedance or the capacitance between the two electrode structures (20, 30), characterized in that the distance (A) between the electrode sections (22, 32) arranged parallel to each other in said electrode structures (20, 30) is of the order of magnitude or more fart ite that the diameter of the largest droplets of condensation forming when the temperature of the dew point is reached, and in that the thickness (D) of the insulating layer (40) is small relative to this distance (A) between sections

of electrodes (22, 32).

Dew point detector (10) according to claim 1, characterized in that the distance between the

Electrode sections (22, 32) is smaller than 50pm.

Dew point detector (10) according to claim 2, characterized in that the distance (A) between

the electrode sections (22, 32) is about 20 am.

4. Dew point detector (10) according to one

any of the above claims, characterized in that

the thickness (D) of the insulating layer (40) is smaller than

1 pcm.

5. Dew point detector (10) according to one

any of the above claims, characterized in that

the electrode structures (20, 30) are structures in

form of combs with teeth interpenetrating.